JP6920812B2 - Multiple magnetizing units Permanent magnets, their manufacturing methods, molds, and magnetic circuits - Google Patents
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Description
本発明は複数磁化ユニット永久磁石及びその製造方法に関する。更に、本発明は製造方法に用いられる金型及び複数磁化ユニット永久磁石によって構成された磁気回路に関する。 The present invention relates to a multiple magnetization unit permanent magnet and a method for manufacturing the same. Furthermore, the present invention relates to a magnetic circuit composed of a mold used in a manufacturing method and a permanent magnet of a plurality of magnetizing units.
一般に、永久磁石は、永久磁石単体として、一軸方向に磁化方向(即ち、一軸異方性)を有しており、互いに対向する面にN極及びS極からなる磁極を有している。 In general, a permanent magnet has a magnetization direction (that is, uniaxial anisotropy) in the uniaxial direction as a single permanent magnet, and has magnetic poles composed of N poles and S poles on surfaces facing each other.
この種の永久磁石はモーター、発電機、電磁アクチュエーター、電磁センサー等、各種機器に広く採用されている。これらの機器では、複数の永久磁石が配置されているのが普通である。 This type of permanent magnet is widely used in various devices such as motors, generators, electromagnetic actuators, and electromagnetic sensors. In these devices, a plurality of permanent magnets are usually arranged.
また、磁界発生空間に、高い磁束密度を有する磁界を発生させる磁気回路として、ハルバッハ(Halbach)磁気回路が提案されている。 Further, a Halbach magnetic circuit has been proposed as a magnetic circuit that generates a magnetic field having a high magnetic flux density in a magnetic field generation space.
特許文献１はハルバッハ磁気回路を含む磁場発生装置を磁場中押出成形装置に適用することを開示している。また、特許文献１は、当該磁場発生装置を用いて、磁石粉末と樹脂からなるコンパウンドに磁場を印加して、配向された成型体を得、当該成型体によって磁石を得る方法を開示している。更に、ハルバッハ磁気回路を用いることによって、安定した磁場強度、磁場均一度、及び磁場平行度を有する成型体が得られることをも記載している。 Patent Document 1 discloses that a magnetic field generator including a Halbach magnetic circuit is applied to an extrusion molding device in a magnetic field. Further, Patent Document 1 discloses a method of applying a magnetic field to a compound made of magnet powder and a resin to obtain an oriented molded body by using the magnetic field generator, and obtaining a magnet by the molded body. .. Furthermore, it is also described that a molded body having stable magnetic field strength, magnetic field uniformity, and magnetic field parallelism can be obtained by using a Halbach magnetic circuit.
特許文献２はハルバッハ磁気回路をリニアモータ用磁気回路として使用することを開示している。具体的に説明すると、特許文献２は主面に対して直交する磁化方向を有する第１の焼結磁石と、その両端部に主面の直交方向に対して所定の角度傾いた磁化方向を有する第２の焼結磁石とを有する磁石ユニットを明らかにしている。 Patent Document 2 discloses that the Halbach magnetic circuit is used as a magnetic circuit for a linear motor. Specifically, Patent Document 2 has a first sintered magnet having a magnetization direction orthogonal to the main surface, and magnetizing directions at both ends thereof inclined at a predetermined angle with respect to the orthogonal direction of the main surface. A magnet unit having a second sintered magnet is clarified.
特許文献２に記載された磁石ユニットは、第１の焼結磁石の両端部に２つの焼結磁石を接着剤により接着すると共に表面を被膜で覆った構成を有している。 The magnet unit described in Patent Document 2 has a configuration in which two sintered magnets are adhered to both ends of the first sintered magnet with an adhesive and the surface is covered with a coating film.
特許文献３はモータのロータに用いられる異方性磁石を開示している。特許文献３に記載された異方性磁石は、三日月状断面を備え、配向方向から傾斜した方向に磁化された領域と、配向方向に磁化された領域とを有している。更に、特許文献３は着磁磁場を焼結磁石の配向方向に対して傾斜させて着磁を行い、磁化方向を制御することを記載している。 Patent Document 3 discloses an anisotropic magnet used for a rotor of a motor. The anisotropic magnet described in Patent Document 3 has a crescent-shaped cross section, and has a region magnetized in a direction inclined from the orientation direction and a region magnetized in the orientation direction. Further, Patent Document 3 describes that the magnetizing magnetic field is inclined with respect to the orientation direction of the sintered magnet to perform magnetization, and the magnetization direction is controlled.
特許文献１はハルバッハ磁気回路を磁場発生装置に利用することを開示しているだけで、ハルバッハ磁気回路を構成する磁石については何等言及していない。 Patent Document 1 only discloses that the Halbach magnetic circuit is used as a magnetic field generator, and does not mention any magnets constituting the Halbach magnetic circuit.
また、特許文献２のように、一軸異方性を有する磁石を切り分け、複数組合せることによって、ハルバッハ磁気回路を構成した場合、磁石の形状を切り分けるときの精度が悪くなり、また、これら磁石を組み合わせる作業は生産性が悪いと言う欠点がある。更に、磁化方向の異なる複数の磁石を組み合わせてハルバッハ磁気回路を構成した場合、磁石間の吸引、反発作用等による位置ずれも発生し易いと言う欠点がある。 Further, when a Halbach magnetic circuit is constructed by cutting and combining a plurality of magnets having uniaxial anisotropy as in Patent Document 2, the accuracy when cutting the shape of the magnet deteriorates, and these magnets are used. The work of combining has the drawback of poor productivity. Further, when a Halbach magnetic circuit is formed by combining a plurality of magnets having different magnetization directions, there is a drawback that misalignment due to attraction, repulsion, etc. between the magnets is likely to occur.
更に、特許文献３は三日月状断面を有する異方性磁石を明らかにしているだけで、三日月状断面以外の断面形状(例えば、直方体形状或いは円弧状形状)を有する磁石について何等言及していない。また、特許文献３はハルバッハ磁気回路に適用することについて何等示唆していない。 Further, Patent Document 3 only clarifies an anisotropic magnet having a crescent-shaped cross section, and does not mention any magnet having a cross-sectional shape (for example, a rectangular parallelepiped shape or an arc-shaped shape) other than the crescent-shaped cross section. Further, Patent Document 3 does not suggest any application to the Halbach magnetic circuit.
本発明の目的は、単体の磁石の中に互いに異なる複数の方向の磁気異方性を有し複数の方向の磁化を形成した磁石（すなわち複数磁化ユニット永久磁石）を提供することである。 An object of the present invention is to provide a magnet (that is, a multiple magnetizing unit permanent magnet) having magnetic anisotropy in a plurality of directions different from each other and forming magnetization in a plurality of directions in a single magnet.
本発明の他の目的は互いに磁気異方性、即ち、互いに異なる複数の磁化方向を備えた複数磁化ユニット永久磁石を製造する方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a method for producing a plurality of magnetizing unit permanent magnets having magnetic anisotropy with each other, that is, a plurality of magnetization directions different from each other.
本発明の更に他の目的は、上記複数磁化ユニット永久磁石を製造する際に使用される金型を提供することである。 Still another object of the present invention is to provide a mold used in manufacturing the above-mentioned multi-magnetization unit permanent magnet.
本発明の別の目的は上記複数磁化ユニット永久磁石によって構成されたハルバッハ磁気回路を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a Halbach magnetic circuit composed of the above-mentioned multiple magnetizing unit permanent magnets.
本発明の第１の態様によれば、第１の主面、当該第１の主面に対向する第２の主面、及び前記第１及び第２の主面間を結合する側面を有する複数磁化ユニット永久磁石であって、
前記複数磁化ユニット永久磁石内に設けられ、前記第１及び第２の主面に対して平行する第１の磁化方向を有する第１の磁石領域と、
前記複数磁化ユニット永久磁石内で前記第１の磁石領域に隣接し、当該第１の磁石領域の第１の磁化方向に対して、実質的に直角な第２の磁化方向を有する第２の磁石領域を備えていることを特徴とする複数磁化ユニット永久磁石が得られる。
According to the first aspect of the present invention, a plurality of surfaces having a first main surface, a second main surface facing the first main surface, and a side surface connecting the first and second main surfaces. Magnetization unit Permanent magnet
A first magnet region provided in the multiple magnetization unit permanent magnet and having a first magnetization direction parallel to the first and second main surfaces, and a first magnet region.
A second magnet adjacent to the first magnet region in the plurality of magnetizing unit permanent magnets and having a second magnetization direction substantially perpendicular to the first magnetization direction of the first magnet region. A multi-magnetization unit permanent magnet characterized by having a region is obtained.
本発明の第２の態様によれば、厚さ方向及び当該厚さ方向と交差する長さ方向を備えた所定形状のキャビティを内部に規定した圧粉磁石用金型であって、
前記キャビティの厚さ方向に対向する厚さ方向の第１及び第２厚さ方向面をそれぞれ規定する第１及び第２の非磁性部品と、
前記第１の非磁性部品を挟むように設けられ、前記キャビティの第１の長さ方向面に部分的に重なるように、前記第１厚さ方向面側に配置された第１及び第２の磁性部品と、
前記第２の非磁性部品を挟むように設けられ、前記キャビティの第２の長さ方向面に部分的に重なるように、前記第２厚さ方向面側に配置された第３及び第４の磁性部品と、
前記第１及び第２の磁性部品と重ならない前記キャビティの第１及び第２の長さ方向面を規定する第３及び第４の非磁性部品とを有することを特徴とする圧粉磁石用金型が得られる。
According to the second aspect of the present invention, it is a dust magnet mold in which a cavity having a predetermined shape having a thickness direction and a length direction intersecting the thickness direction is defined inside.
The first and second non-magnetic parts that define the first and second thickness direction planes in the thickness direction facing the thickness direction of the cavity, respectively.
The first and second parts are provided so as to sandwich the first non-magnetic component and are arranged on the first thickness direction surface side so as to partially overlap the first length direction surface of the cavity. With magnetic parts
The third and fourth are provided so as to sandwich the second non-magnetic component and are arranged on the second thickness direction surface side so as to partially overlap the second length direction surface of the cavity. With magnetic parts
A dust magnet metal having third and fourth non-magnetic parts that define first and second lengthwise planes of the cavity that do not overlap with the first and second magnetic parts. The mold is obtained.
本発明の第３の態様によれば、第２の態様に記載した金型を用意して、前記金型に磁性粉末を充填する第１の工程と、前記第１及び第２の磁性部品と、前記第３及び第４の磁性部品の間に磁場を印加し、前記磁性粉末の長さ方向に磁化容易方向を決める第２の工程と、前記金型を９０°回転して、前記第１及び第３の磁性部品と、前記第２及び第４の磁性部品間に磁場を印加して前記直方体形状の中央部を挟む両側部における磁性粉末の磁化容易方向を前記長さ方向と実質的に直角方向に決める第３の工程と、を含み、中央部と、該中央部を挟む両側部における磁化容易方向が互いに直交した圧粉体を得ることを特徴とする複数磁化ユニット永久磁石の製造方法が得られる。 According to the third aspect of the present invention, the first step of preparing the mold described in the second aspect and filling the mold with the magnetic powder, and the first and second magnetic parts. The second step of applying a magnetic field between the third and fourth magnetic parts to determine the easy magnetization direction in the length direction of the magnetic powder, and the first step of rotating the mold by 90 °. A magnetic field is applied between the third magnetic component and the second and fourth magnetic components, and the easy magnetization direction of the magnetic powder on both side portions sandwiching the central portion of the rectangular body shape is substantially the length direction. A method for manufacturing a plurality of magnetizing unit permanent magnets, which comprises a third step of determining in a perpendicular direction, and obtains a green compact having a central portion and both portions sandwiching the central portion in which easy magnetizing directions are orthogonal to each other. Is obtained.
本発明の第４の態様によれば、第１の態様に記載された複数磁化ユニット永久磁石を複数個組み合わせて構成されたハルバッハ磁気回路が得られる。 According to the fourth aspect of the present invention, a Halbach magnetic circuit configured by combining a plurality of the plurality of magnetizing unit permanent magnets described in the first aspect can be obtained.
本発明に係る複数磁化ユニット永久磁石は複数の磁気異方性を単一の永久磁石内に備えているため、磁化方向の異なる複数の永久磁石を配列して構成されるハルバッハ磁気回路を少ない永久磁石によって構成できる。 Since the multiple magnetizing unit permanent magnets according to the present invention have a plurality of magnetic anisotropes in a single permanent magnet, there are few Halbach magnetic circuits composed by arranging a plurality of permanent magnets having different magnetization directions. It can be composed of magnets.
図１を参照して、本発明に係る複数磁化ユニット永久磁石１０の構成を原理的に説明する。図１に示された複数磁化ユニット永久磁石１０は直方体形状を有し、以下では、図の左右方向を長さ方向、上下方向を厚さ方向、図の上側に向けられた面を第１の主面、及び第１の主面に対向する下側の面を第２の主面として説明する。また、図示された複数磁化ユニット永久磁石は、長さ方向に対向し、図の左右方向において第１及び第２の主面にそれぞれ連結した第１及び第２の側面、図の前側及び後側に設けられた前面及び背面を有している。
With reference to FIG. 1, the configuration of the multiple magnetization unit
ここでは、第１及び第２の側面間の間隔及び方向を長さ及び長さ方向、第１及び第２の主面との間の間隔及び方向を厚さ及び厚さ方向、及び前面及び背面との間の間隔及び方向を幅及び幅方向として説明する。 Here, the distance and direction between the first and second side surfaces are the length and length directions, the distance and direction between the first and second main surfaces are the thickness and thickness directions, and the front and back surfaces. The distance and direction between the two will be described as the width and the width direction.
図示された複数磁化ユニット永久磁石１０は長さ方向中央領域に第１の磁石領域１１と、第１の磁石領域１１に隣接した第２の磁石領域１２を備えている。図示した例では、第２の磁石領域１２は第１の磁石領域１１の両側に隣接している。即ち、第２の磁石領域１２は第１及び第２の側部磁石領域１２１及び１２２を含んでいる。
The illustrated multi-magnetization unit
本発明に係る複数磁化ユニット永久磁石１０は、第１の磁石領域１１における第１の磁化方向と、第２の磁石領域１２における第２の磁化方向とが実質的に互いに直角であることを特徴としている。また、第２の磁石領域を構成する第１及び第２の側部磁石領域１２１及び１２２における第２の磁化方向は、互いに１８０度異なっている。
The plurality of magnetization unit
図示された複数磁化ユニット永久磁石１０によってハルバッハ磁気回路を構成した場合、これまで３個の永久磁石を必要としていた磁気回路を単一の複数磁化ユニット永久磁石によって構成できる。
When the Halbach magnetic circuit is composed of the illustrated multiple magnetizing unit
図２を参照すると、図１に示された複数磁化ユニット永久磁石１０を前面側から見た場合における磁化容易方向が示されている。具体的に説明すると、図２に示された複数磁化ユニット永久磁石１０の第１の磁石領域１１は第１及び第２の主面に対して平行する長さ方向に配向され、長さ方向に磁化容易方向を有している。即ち、第１の磁石領域１１の第１の磁化方向は、複数磁化ユニット永久磁石１０の長さ方向(左右方向)であり、第１の磁石領域１１は長さ方向に着磁されている。
With reference to FIG. 2, the easy magnetization direction when the multiple magnetization unit
他方、第２の磁石領域１２を構成する第１及び第２の側部磁石領域１２１及び１２２は第１の磁化方向とは実質的に直角方向(即ち、厚さ方向)である第２の磁化方向に着磁されている。
On the other hand, the first and second
図３を参照して、複数磁化ユニット永久磁石１０における磁化方向の具体的を説明する。
With reference to FIG. 3, the specific magnetization directions of the multiple magnetization unit
即ち、図３の例では、第１の磁化方向は図の左から右方向の第１の磁化方向を有しており、他方、第２の側部磁石領域１２１及び１２２は第１の磁化方向とは実質的に直角方向に着磁されている。第１の側部磁石領域１２１は主面１から主面２の方向へ、第２の側部磁石領域１２２は主面２から主面１の方向に磁化されている。したがって側部磁石領域における第２の磁化方向が１８０度異なっている。
That is, in the example of FIG. 3, the first magnetization direction has the first magnetization direction from the left to the right in the figure, while the second
図４を参照して、図２及び図３に示す複数磁化ユニット永久磁石１０を製造する方法を説明する。図２及び３に示した複数磁化ユニット永久磁石１０は磁性粉末からなる合金を溶解し、粉砕した後、磁場中プレスによって成形することによって得られる。
A method of manufacturing the multiple magnetization unit
ここでは、まず、磁場中プレスに使用される圧粉磁石用金型について説明する。 Here, first, a mold for a dust magnet used for pressing in a magnetic field will be described.
図４を参照すると、本発明の一実施形態に係る圧粉磁石用金型２０の一例が示されている。図４に示された金型２０はその中央部に直方体形状のキャビティ３０を有している。キャビティ３０の各面は図１に示された複数磁化ユニット永久磁石の各面に対応している。
With reference to FIG. 4, an example of a
図示された金型２０は、磁性体によって構成された４つの部品と非磁性体によって構成された４つの部品を含んでいる。
The illustrated
具体的に説明すると、金型２０は、キャビティ３０の長さ方向において互いに対向する第１及び第２長さ方向側面を有する第１及び第２の非磁性部品２１、２２、第１の非磁性部品２１を挟むように設けられ、キャビティ３０の一方の長さ方向面を部分的に規定する第１及び第２の磁性部品２５、２６、及び第２の非磁性部品を挟むように設けられ、キャビティ３０の長さ方向面を部分的に規定する第３及び第４の磁性部品２７、２８、及び、互いに対向し、キャビティ３０の長さ方向面の中央部に設けられた第３及び第４の非磁性部品３１、３２を備えている。第１〜第４の磁性部品２５、２６、２７、及び２８はJIS45C、ＳＫ６、ＳＫ７，ＳＫＤ１１，ＳＫＤ１２等、強磁性の炭素鋼等によって構成されている。
Specifically, the
更に、図示された金型２０では、キャビティ３０の長さ方向面が、第１及び第３の磁性部品２５、２７、第２及び第４の磁性部品２６、２８によって部分的規定される部分面と、第３の非磁性部品３１と第４の非磁性部品３２によって規定された部分面とを含んでいる。
Further, in the illustrated
第１〜第４の非磁性部品２１、２２;３１、３２は非磁性材料、例えば、ステンレス鋼(SUS304、ＳＵＳ３１６)によって構成されている。このうち、第１及び第２の非磁性部品２１、２２は、それぞれキャビティ３０の厚さ方向及び幅方向面を規定する突出部と、当該突出部からキャビティ３０の外側に広がる拡張部とを有している。
The first to fourth
また、第１〜第４の各磁性部品２５、２６、２７、及び２８は、第１及び第２の非磁性部品２１、２２の突出部に接触すると共に、キャビティ３０の長さ方向面の一部にまで延在する第１の接触面a、非磁性部品２１、２２の拡張部と接触する第２及び第３の接触面b及びc、及び第３及び第４の非磁性部品３１、３２と接触する第４及び第５の接触面d及びeを備えている。尚、図４では、第１の磁性部品２５について、各接触面を説明したが、他の磁性部品２６−２８も同様な接触面を有している。
Further, the first to fourth
図５は図４に示された磁性部品２５を具体的に説明する斜視図である。図５からも明らかなように、磁性部品２５は非磁性部品２１と接触する第１〜第３の接触面a、b、cと、非磁性部品３１と接触する第４及び第５の接触面d、eを備えている。
FIG. 5 is a perspective view specifically explaining the
各磁性部品２５〜２８と接触する非磁性部品２１、２２、３１、３２の構造は図４から自明であるため説明を省略する。第１〜第４の磁性部品２５、２６、２７、２８、第１〜第４の非磁性部品２１、２２、３１、３２はネジ等によって着脱自在に構成されている。
Since the structures of the
次に、本発明の一実施例に係る複数磁化ユニット永久磁石の製造方法を説明する。ここでは、図４に示した圧粉磁石用金型２０を用いて、長さ４５mm、厚さ１２mm、幅１２mmの図１に示す複数磁化ユニット永久磁石１０を製造するものとする。
Next, a method for manufacturing a multiple magnetization unit permanent magnet according to an embodiment of the present invention will be described. Here, it is assumed that the multiple magnetizing unit
まず、磁性合金として、Pr-Nd30.0%,B1.0%, Dy1.0%, Ho1.0%, Al1.2%, Co1.5%, Cu0.2%, Ga0.2%, Nb0.3%残部Fe、及び不可避不純物からなる合金を用意する。尚、%は重量%である。 First, as magnetic alloys, Pr-Nd30.0%, B1.0%, Dy1.0%, Ho1.0%, Al1.2%, Co1.5%, Cu0.2%, Ga0.2%, Nb0. Prepare an alloy consisting of 3% balance Fe and unavoidable impurities. In addition,% is weight%.
次に、当該合金を溶解し、急冷した後、水素粉砕機で粗粉砕する。続いて、ジェットミルを用いて、平均粒径３〜３．５μmに粉砕し、磁性粉末を得る。 Next, the alloy is melted, rapidly cooled, and then roughly pulverized with a hydrogen pulverizer. Subsequently, it is pulverized to an average particle size of 3 to 3.5 μm using a jet mill to obtain a magnetic powder.
続いて、得られた磁性粉末を図４に示した圧粉磁石用金型２０を用いて、磁場中プレスを行うことにより、磁性圧粉体が得られる。
Subsequently, the obtained magnetic powder is pressed in a magnetic field using the
以後、１１３０℃の温度で、２時間真空中で焼結し、急冷後、９１０℃で一次時効する。次に、５００℃で５時間時効することによって、図１に示した複数磁化ユニット永久磁石が得られる。 After that, it is sintered in a vacuum at a temperature of 1130 ° C. for 2 hours, rapidly cooled, and then subjected to primary aging at 910 ° C. Next, by aging at 500 ° C. for 5 hours, the multiple magnetization unit permanent magnets shown in FIG. 1 are obtained.
次に、図面を参照して上記した磁場中プレスについて具体的に説明する。 Next, the above-mentioned press in a magnetic field will be specifically described with reference to the drawings.
図６を参照すると、圧粉磁石用金型２０のキャビティ３０内に、上記した磁性粉末が充填されている。キャビティ３０の大きさは、圧粉後の磁性圧粉体のサイズと同じであり、ここでは、長さ５５.６mm、厚さ１４．８mm、幅１４．８mmであるものとする。この実施例では、上記したサイズのキャビティ３０内に、磁性粉末を４９．５g充填した。
Referring to FIG. 6, the above-mentioned magnetic powder is filled in the cavity 30 of the
このようなキャビティ３０を使用して、磁性圧粉体を焼結し、前述した処理を行うことによって、複数磁化ユニット永久磁石は、４５×１２×１２mmサイズを有する焼結磁石複数磁化ユニット永久磁石が得られた。 By using such a cavity 30 to sinter the magnetic green compact and perform the above-mentioned treatment, the multi-magnetization unit permanent magnet is a sintered magnet having a size of 45 × 12 × 12 mm. was gotten.
更に、長さ方向の中央部分１/３における磁化方向(磁気異方性)が長さ方向であり、両端の１/３ずつの厚さ方向(１２ｍｍ)における磁化方向(磁気異方性)が厚さ方向を示す複数磁化ユニット永久磁石が得られた。 Further, the magnetization direction (magnetic anisotropy) in the central portion 1/3 in the length direction is the length direction, and the magnetization direction (magnetic anisotropy) in the thickness direction (12 mm) of 1/3 each at both ends is A multi-magnetization unit permanent magnet indicating the thickness direction was obtained.
具体的に説明すると、図６に示すように、圧粉磁石用金型２０を挟むように金型の両側に磁場発生装置４０が配置されている。図示された磁場発生装置４０は図６の左から右方向に、即ち、矢印４３で示された方向に磁場を発生するものとする。尚、磁場発生装置４０はヨークを備えている。
Specifically, as shown in FIG. 6,
まず、金型２０の第１及び第２の磁性部品２５、２６と、第３及び第４の磁性部品２６、２７を磁場発生装置４０の電磁石のヨークに接触させて、２００００ガウス以上の磁場を印加する。このとき、１kg/cm2 の圧力を第３及び第４の非磁性部品３１、３２によって構成されるダイに加えて、圧粉する。この場合の圧力は金型２０から磁性粉がはみ出さない程度の圧力である。
First, the first and second
この圧力状態では、磁性圧粉体の磁化容易軸は磁場方向に配向される。また、第１及び第２の磁性部品２５、２６と、第３及び第４の磁性部品２７、２８は、キャビティ３０の長さ方向の上下両主面に部分的に接触している。したがって、第１及び第２の磁性体部品２５、２６からの磁束はキャビティ３０の中央領域に充填された磁性粉末に集中的に流れ、圧粉磁性体の中央領域を長さ方向に磁化する。これによって、磁性圧粉体の両端領域及び中央領域は長さ方向に配向され、磁性圧粉体全体の磁化容易方向は長さ方向になる。
In this pressure state, the easy axis of magnetization of the magnetic green compact is oriented in the direction of the magnetic field. Further, the first and second
次に、ダイを一旦引き上げて、圧粉磁石用金型２０を９０度回転させ、磁場発生装置４０の電磁石のヨークを再度、圧粉磁石用金型２０に接触させる。
Next, the die is once pulled up, the
図７を参照すると、圧粉磁石用金型２０を時計方向に９０度回転させて磁場発生装置４０に接触させた場合が示されている。図からも明らかな通り、第４及び第３の非磁性部品３２及び３１が磁場発生装置４０に接触する一方、第２の磁性部品２６及び第４の磁性部品２８が一方の磁場発生装置４０に接触し、更に、第１及び第３の磁性部品２５、２７が他方の磁場発生装置４０に接触する。
With reference to FIG. 7, a case where the
また、第２及び第１の磁性部品２６、２５はキャビティ３０に充填された圧粉磁性体の一方の端部と厚さ方向で接触し、第４及び第３の磁性部品２８、２７は圧粉磁性体の他方の端部と厚さ方向で接触している。
Further, the second and first
この状態で、磁場発生装置４０により、２００００ガウス以上の磁場を発生すると共に、２t/cm2の圧力でプレスを行う。
In this state, the
これによって、磁束は強磁性体によって構成され、キャビティ３０の端部に配置された２対の磁性部品間に流れ、中央部分には漏れ磁束程度の磁束しか流れない。したがって、中央部分の磁性粉の磁化容易方向を物理的に回転させる程にはならないことが確認された。この結果、中央部分の長さ方向の磁化容易方向は変化せず、中央部分を挟む両側の領域は、厚さ方向において、長さ方向の磁化容易方向と直交する厚さ方向に配向され、厚さ方向に磁化容易方向を持つことになる。 As a result, the magnetic flux is composed of a ferromagnet and flows between two pairs of magnetic parts arranged at the end of the cavity 30, and only a magnetic flux of about the leakage flux flows in the central portion. Therefore, it was confirmed that the direction in which the magnetic powder in the central portion was easily magnetized was not physically rotated. As a result, the easy magnetization direction in the length direction of the central portion does not change, and the regions on both sides sandwiching the central portion are oriented in the thickness direction orthogonal to the easy magnetization direction in the length direction in the thickness direction, and the thickness is increased. It will have an easy magnetization direction in the orthogonal direction.
以後、圧粉磁性体を焼結し、成形加工を施すと共に、後述する着磁を行うことにより、中央部における磁化方向と、中央部を挟む両側における磁化方向が実質的に直交する複数磁化ユニット永久磁石を得た。 After that, the powder magnetic material is sintered, molded, and magnetized, which will be described later, so that the magnetization direction in the central portion and the magnetization directions on both sides of the central portion are substantially orthogonal to each other. Obtained a permanent magnet.
得られた複数磁化ユニット永久磁石の各領域における磁気特性測定を行った。 The magnetic characteristics of each region of the obtained multiple magnetizing unit permanent magnets were measured.
ここでは、図１４に示すように完成した磁石のＡ〜Ｅの部分を切り取り、A-E部分の磁気特性を測定した結果を表１に示す。
この結果から中央部分は長さ方向に磁化容易方向を持ち、両端部では厚さ方向に磁化容易方向を有していることがわかる。 From this result, it can be seen that the central portion has an easy magnetization direction in the length direction, and both ends have an easy magnetization direction in the thickness direction.
図８に第１の磁化方向に着磁する方法を示す。電磁石の磁極の間に磁石の長さ方向を磁極に対向するように挟み、コイルに電流を流し２５０００ガウス以上の磁場を発生させて磁化する。電磁石の代わりにソレノイドコイルを用いて磁化してもよい。これにより、第１の磁化領域が磁化される。 FIG. 8 shows a method of magnetizing in the first magnetization direction. The length direction of the magnet is sandwiched between the magnetic poles of the electromagnet so as to face the magnetic poles, and a current is passed through the coil to generate a magnetic field of 25,000 gauss or more for magnetization. A solenoid coil may be used instead of the electromagnet for magnetization. As a result, the first magnetization region is magnetized.
図９に第１の側部磁化領域の着磁の方法を示す。図８の態様により磁化された磁石１０の側部磁化領域１１を挟むように電磁石の磁極を配置し、主面１の方向から主面２の方向へ磁束が流れるように電磁石に電流を流しこの部分に２５０００ガウス以上の磁場を発生させる。そうすると、側部磁化領域１は主面１から主面２の方向に磁化される。
FIG. 9 shows a method of magnetizing the first side magnetization region. The magnetic poles of the electromagnet are arranged so as to sandwich the
図１０に第２の側部磁石領域の着磁の方法を示す。図１０によって第１の磁化領域と第１の側部磁化領域が磁化された磁石１０の第２の側部磁石領域を挟むように電磁石の磁極を配置し、主面２から主面１の方向へ磁束が流れるように電磁石に電流を流しこの部分に２５０００ガウス以上の磁場を発生させる。そうすると側部磁化領域２は主面２から主面１の方向に磁化される。
FIG. 10 shows a method of magnetizing the second side magnet region. According to FIG. 10, the magnetic poles of the electromagnet are arranged so as to sandwich the second side magnet region of the
以上によって図３に示すような複数磁化ユニット永久磁石が完成する。 As described above, the multiple magnetization unit permanent magnet as shown in FIG. 3 is completed.
完成した磁石ユニットを使って実際のモーターを構成した例を以下に示す。 An example of configuring an actual motor using the completed magnet unit is shown below.
図１１は複数磁化ユニット永久磁石をリニアモータに利用する場合の配置を示す。 FIG. 11 shows an arrangement when a multiple magnetization unit permanent magnet is used for a linear motor.
また、図１２は複数磁化ユニット永久磁石を回転モーターや発電機に利用する場合の加工の方法を示す。これにより、図１２に示すような瓦型の複数磁化ユニット永久磁石が作られる。これを図１３に示すように配置して回転モーターあるいは発電機とする。 Further, FIG. 12 shows a processing method when the multiple magnetization unit permanent magnets are used for a rotary motor or a generator. As a result, a tile-shaped multi-magnetization unit permanent magnet as shown in FIG. 12 is produced. This is arranged as shown in FIG. 13 to serve as a rotary motor or a generator.
本発明に係る複数磁化ユニット永久磁石を使用することにより、ハルバッハ磁気回路を容易に作成できると共に、モーター、発電機等に適用した場合、１．５倍の効率を有するモーター、発電機等を得ることができる。 By using the multiple magnetizing unit permanent magnets according to the present invention, a Halbach magnetic circuit can be easily created, and when applied to a motor, a generator, etc., a motor, a generator, etc. having 1.5 times the efficiency can be obtained. be able to.
１０ 本発明に係る複数磁化ユニット永久磁石
１１ 第１の磁石領域
１２ 第２の磁石領域
１２１ 第１の側部磁石領域
１２２ 第２の側部磁石領域
２０ 圧粉磁石用金型
２１、２２ 第１、第２の非磁性部品
２５〜２８ 第１〜第４の磁性部品
３０ キャビティ
３１、３２ 第３及び第４の非磁性部品
４０ 磁場発生装置
４３ 磁界の方向
10 Multiple magnetizing unit according to the present invention
Claims (9)
前記複数磁化ユニット永久磁石内に設けられ、前記第１及び第２の主面に対して平行な長さ方向に第１の磁化方向を有する第１の磁石領域と、
前記複数磁化ユニット永久磁石内で前記第１の磁石領域に隣接し、当該第１の磁石領域の第１の磁化方向に対して、実質的に直角な第２の磁化方向を有する第２の磁石領域を備え、
前記第１の磁石領域は、前記複数磁化ユニット永久磁石の中央部に設けられ、前記第２の磁石領域は前記複数磁化ユニット永久磁石の中央部を挟む両側に設けられた第１及び第２の側部磁石領域によって構成されており、
前記第１及び第２の側部磁石領域における前記第２の磁化方向は、互いに逆極性であることを特徴とするハルバッハ磁気回路用複数磁化ユニット永久磁石。 A multi-magnetization unit permanent magnet having a first main surface, a second main surface facing the first main surface, and a side surface connecting the first and second main surfaces.
A first magnet region provided in the multiple magnetization unit permanent magnet and having a first magnetization direction in a length direction parallel to the first and second main surfaces, and a first magnet region.
A second magnet adjacent to the first magnet region in the plurality of magnetizing unit permanent magnets and having a second magnetization direction substantially perpendicular to the first magnetization direction of the first magnet region. With area,
The first magnet region is provided in the central portion of the multiple magnetization unit permanent magnet, and the second magnet region is provided on both sides of the multiple magnetization unit permanent magnet so as to sandwich the central portion of the first and second magnet regions. Consists of side magnet regions,
A multi-magnetization unit permanent magnet for a Halbach magnetic circuit, wherein the second magnetization directions in the first and second side magnet regions are opposite to each other.
前記キャビティの前記長さ方向に互いに対向し、第１及び第２の長さ方向面をそれぞれ規定する第１及び第２の非磁性部品と、
前記第１の非磁性部品を挟むように設けられ、前記キャビティの前記第１の長さ方向面に部分的に重なるように、前記第１の長さ方向面側に配置された第１及び第２の磁性部品と、
前記第２の非磁性部品を挟むように設けられ、前記キャビティの前記第２の長さ方向面に部分的に重なるように、前記第２の長さ方向面側に配置された第３及び第４の磁性部品と、
前記第１及び第２の磁性部品と重ならない前記キャビティの長さ方向中央部に設けられた第３及び第４の非磁性部品とを有することを特徴とする圧粉磁石用金型。 A mold for a dust magnet in which a cavity having a predetermined shape having a thickness direction and a length direction intersecting the thickness direction is defined inside.
A first and second non-magnetic component facing each other in the length direction of the cavity and defining first and second length direction planes, respectively.
Provided so as to sandwich the first non-magnetic part, so as to overlap in part on the first lengthwise surface of the cavity, first and disposed on said first longitudinal side 2 magnetic parts and
Provided so as to sandwich the second non-magnetic part, so as to overlap in part on the second lengthwise side of the cavity, the third and disposed on the second lengthwise side 4 magnetic parts and
A mold for a dust magnet, characterized by having a third and fourth non-magnetic parts provided at a central portion in the length direction of the cavity that does not overlap with the first and second magnetic parts.
前記金型に磁性粉末を充填する第１の工程と、
前記第１及び第２の磁性部品と、前記第３及び第４の磁性部品の間に磁場を印加し、前記磁性粉末の長手方向に磁化容易方向を決める第２の工程と、
前記金型を９０℃回転して、前記第１及び第３の磁性部品と、前記第２及び第４の磁性部品間に磁場を印加して前記直方体形状の中央部を挟む両側部における磁性粉末の磁化容易方向を前記長さ方向と実質的に直角方向に決める第３の工程と、
を含み、中央部と、該中央部を挟む両側部における磁化容易方向が互いに直交した圧粉体を得ることを特徴とする複数磁化ユニット永久磁石の製造方法。 Prepare the mold according to claim 5 and prepare the mold.
The first step of filling the mold with magnetic powder and
A second step of applying a magnetic field between the first and second magnetic parts and the third and fourth magnetic parts to determine an easy magnetization direction in the longitudinal direction of the magnetic powder.
The mold is rotated by 90 ° C., and a magnetic field is applied between the first and third magnetic parts and the second and fourth magnetic parts to apply magnetic powder on both sides of the square-shaped central portion. The third step of determining the easy magnetization direction of the magnetism in a direction substantially perpendicular to the length direction, and
A method for manufacturing a plurality of magnetizing unit permanent magnets, which comprises the above, and obtains a green compact having easy magnetization directions orthogonal to each other in a central portion and both side portions sandwiching the central portion.
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